Encapsulation de dispositifs sensibles à l'atmosphère par des dépôts couches minces élaborés par PECVD.
Résumé
Organic photovoltaic solar cells and lithium microbatteries are easily degraded in atmosphere. Indeed, these devices require encapsulation with a barrier material, which exhibits extremely low permeation rates for water vapour and oxygen. To obtain such a high barrier, we chose to direct our studies on lay! ers deposited by plasma-enhanced chemical vapour deposition (PECVD), and more particularly on amorphous materials like silicon oxide (SiOx) and silicon nitride (SiNx). In a first part, two new methods of barrier properties measurements were set up specially to characterize low transmission rates : the "lithium test" and a high sensitive permeameter. In a second part, studies of monolayer and multilayer systems were performed. A high-performance system is obtained with a multilayer based on a same material SiOx, where two consecutive layers are separated by a plasma treatment. This post-treatment allows creating interfaces. The study on the effect of the treatment allows understanding interfaces phenomena in a multilayer system and their influence on permeation. By these results, a model of gas molecules diffusion through a multilayer was proposed.
Les cellules solaires photovoltaïques organiques et les micro-accumulateurs au lithium sont constitués d'éléments sensibles à l'atmosphère. Afin de leur assurer une durée de vie raisonnable à l'air, il faut les protéger avec des matériaux barrières, ayant des perméabilités à la vapeur d'eau et à l'oxygène très faibles. La solution envisagée pour obtenir de tels matériaux a été le développement de couches minces, tels que l'oxyde et le nitrure de silicium, déposées par PECVD. Dans une première partie, deux méthodes de caractérisation des propriétés barrières ont été mises en place spécialement pour la caractérisation de faibles taux de perméation : le « test lithium » et la mesure de perméation à partir d'un perméamètre à haute sensibilité. Dans une seconde partie, une étude des matériaux en monocouche et en multicouche a été effectuée. Un système performant a été obtenu par l'empilement multicouche d'un même matériau SiOx, où un traitement plasma après chacune des couches permet de créer des interfaces. L'étude de ce post-traitement a permis la compréhension des phénomènes d'interfaces et l'influence de ceux-ci sur la perméation. Cette étude a également permis de proposer un modèle de diffusion des molécules de gaz à travers un empilement multicouche.